【摘要】　由于油蒸氣的蒸發(fā)損耗, 全世界每年散失于大氣中的油氣約為1×108噸, 折合人民幣2400億元。因其所蒸發(fā)的都是油料中的最輕組分且油氣蒸發(fā)還嚴(yán)重影響成品油質(zhì)量。論文分析了油氣蒸發(fā)損耗的危害、產(chǎn)生原因及各種影響因素, 并提出了降低油氣蒸發(fā)損耗的對(duì)策。
【關(guān)鍵詞】　油罐? 油氣　蒸發(fā)損耗　對(duì)策
1　引　言
在石油儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中, 由于工藝技術(shù)、設(shè)備和管理等方面的原因, 石油的一部分較輕的組分逸入大氣, 造成損失, 此現(xiàn)象稱為油氣的蒸發(fā)損耗。油氣蒸發(fā)損耗是緩慢而持續(xù)進(jìn)行的, 而且這種損耗形式表現(xiàn)得非常隱蔽。加之管理部門對(duì)油氣的損耗沒(méi)有明確要求和指標(biāo)約束, 損耗量的大小常常被計(jì)量誤差所掩蓋。因而未引起部分主管人員的重視。但是, 調(diào)查資料表明, 油氣蒸發(fā)損耗的累計(jì)數(shù)量是十分驚人的。
根據(jù)1995年國(guó)際石油會(huì)議報(bào)道: 在美國(guó), 油氣蒸發(fā)損耗數(shù)量約占原油產(chǎn)量的3%；1975年前蘇聯(lián)石油化學(xué)工業(yè)部所屬企業(yè)的調(diào)查表明, 油氣蒸發(fā)損耗數(shù)量約占原油產(chǎn)量的2.47%。1980年, 我國(guó)對(duì)11個(gè)石油企業(yè)的測(cè)試結(jié)果表明, 油氣蒸發(fā)損耗數(shù)量約占原油產(chǎn)量的2%。這些數(shù)據(jù)表明, 油氣蒸發(fā)損耗的數(shù)量確實(shí)相當(dāng)可觀。若以總耗率為3% 估算, 全世界每年散失于大氣中的油氣約為1×108噸, 幾乎相當(dāng)于我國(guó)一年的原油產(chǎn)量。
2　油氣蒸發(fā)帶來(lái)的危害
2. 1　油氣蒸發(fā)威脅安全
油蒸氣與空氣混合, 可形成爆炸混合物, 且易在低洼、不通風(fēng)的地方積聚。當(dāng)油氣混合物中, 油蒸氣含量達(dá)到爆炸極限濃度時(shí), 容易引發(fā)爆炸。1976年7月28日, 一座30000m3的油罐遭雷擊被燒毀, 油庫(kù)守備戰(zhàn)士親眼目睹了雷電擊毀油罐的經(jīng)過(guò)。由于油蒸氣通過(guò)呼吸閥呼出后積聚在呼吸閥周圍, 呼吸閥又高出罐頂, 因此, 首先是滾動(dòng)的雷電火球在油罐呼吸處放電起火。大火燒起后, 幾十輛消防車趕赴現(xiàn)場(chǎng)救火都無(wú)濟(jì)于事, 眼看大火把油罐燒毀。
2. 2　油蒸氣污染大氣
油蒸氣是氣相烴類, 屬有毒物品, 因其密度大于空氣而漂浮于地面之上, 易致窒息。另外,油蒸氣還容易形成更大危害的光化學(xué)煙霧的二次污染物——氮氧化物。這種情況, 隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高, 所引起對(duì)大氣的污染越來(lái)越受到人們的重視。
2. 3　浪費(fèi)寶貴的能源
由于油蒸氣的蒸發(fā)損耗, 全世界每年散失于大氣中的油氣約為1×108噸, 按市場(chǎng)牌價(jià)2400元/噸計(jì)算, 折合人民幣2400億元, 經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。
2. 4　降低了油料質(zhì)量
蒸發(fā)的都是油料中的最輕組分油氣蒸發(fā)還會(huì)嚴(yán)重影響成品油質(zhì)量, 甚至使合格油料變成不合格。如汽油蒸發(fā)損失, 造成起動(dòng)性能變差, 抗爆性下降。此外, 還將加速汽油氧化, 增加膠質(zhì), 降低辛烷值, 而辛烷值的降低會(huì)使燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒時(shí)抗爆性能變差。
3　油氣蒸發(fā)損耗的成因
引起油氣蒸發(fā)損耗的原因主要有: 油溫變化; 油罐頂壁同液面間體積大小; 油罐罐頂不嚴(yán)密; 油罐大小呼吸等。
3. 1　溫度變化
油氣儲(chǔ)存過(guò)程中, 當(dāng)溫度升高時(shí), 罐內(nèi)油氣體積膨脹, 部分油氣蒸發(fā)出罐外, 當(dāng)溫度降低時(shí), 罐內(nèi)油氣減少, 罐外部分空氣進(jìn)入罐內(nèi)。另外, 儲(chǔ)存溫度愈高, 油氣蒸發(fā)愈嚴(yán)重。
3. 2　油罐上方空間的影響
油罐中裝油量越少, 相對(duì)蒸發(fā)損失越大。實(shí)驗(yàn)表明, 在相同溫度和密封條件下, 儲(chǔ)存同一種汽油, 裝油量為油罐容積20% 時(shí)的蒸發(fā)損失比裝油量為油罐容積95% 時(shí)大8倍。
3. 3　油罐嚴(yán)密程度
如果, 罐頂不嚴(yán)密, 有孔眼, 且孔眼不在同一高度, 則罐內(nèi)外氣體因比重不同將發(fā)生對(duì)流,形成自然通風(fēng)。造成油罐自然通風(fēng)損耗的原因有: 油罐破損; 冬天因防凍結(jié)取下呼吸閥閥盤; 液壓閥未裝油封或油封被吹掉; 采光孔或量油孔被打開(kāi)而未及時(shí)關(guān)上等造成的蒸發(fā)損耗嚴(yán)重, 不僅使油蒸氣大量逸出罐外, 而且會(huì)加速液面蒸發(fā)。據(jù)推算, 一個(gè)容量為5000m3的油罐, 因自然通風(fēng), 一個(gè)月?lián)p耗汽油53噸, 或損耗原油28噸。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在一些油氣儲(chǔ)運(yùn)單位進(jìn)行安全檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),不少單位對(duì)油罐及其附件缺乏嚴(yán)格管理, 液壓安全閥缺油封, 量油孔、透光孔常開(kāi)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生, 造成油氣蒸發(fā)損耗驚人。
3. 4　油罐大呼吸
大呼吸是指油罐進(jìn)發(fā)油時(shí)的呼吸。油罐進(jìn)油時(shí), 由于油面逐漸升高, 氣體空間逐漸減小, 罐內(nèi)壓力增大, 當(dāng)壓力超過(guò)呼吸閥控制壓力時(shí), 一定濃度的油蒸氣開(kāi)始從呼吸閥呼出, 直到油罐停止收油, 所呼出的油蒸氣造成油品蒸發(fā)的損失。
油罐向外發(fā)油時(shí), 由于油面不斷降低, 氣體空間逐漸減小, 罐內(nèi)壓力減小, 當(dāng)壓力小于呼吸閥控制真空度時(shí), 油罐開(kāi)始吸入新鮮空氣, 由于油面上方空間油氣沒(méi)有達(dá)到飽和, 促使油品蒸發(fā)加速, 使其重新達(dá)到飽和, 罐內(nèi)壓力再次上升, 造成部分油蒸氣從呼吸閥呼出。
3. 5　小呼吸損失
油罐在沒(méi)有收發(fā)油作業(yè)的情況下, 隨著外界氣溫、壓力在一天內(nèi)的升降周期變化, 罐內(nèi)氣體空間溫度、油品蒸發(fā)速度、油氣濃度和蒸汽壓力也隨之變化。這種排出石油蒸氣和吸入空氣的過(guò)程造成的油氣損失, 叫小呼吸損失。有資料表明: 一座10000m3的地上金屬油罐儲(chǔ)存汽油一年, 小呼吸損失可達(dá)117噸, 損耗率為1. 7%。
4　減少蒸發(fā)損耗的對(duì)策
4. 1　嚴(yán)格設(shè)備和工藝管理
加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng), 嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程, 是減少油氣損耗的重要保證。重點(diǎn)保障油罐的嚴(yán)密情況, 特別是機(jī)械呼吸閥、液壓安全閥。如果, 采用人工檢尺計(jì)量, 應(yīng)盡可能在儲(chǔ)油罐內(nèi)外壓差最小的清晨或傍晚量油。采用密閉裝車技術(shù), 減少裝車損耗。
4. 2　選用反射效應(yīng)大的油罐涂料
油罐外表涂料對(duì)罐內(nèi)溫度影響很大。據(jù)對(duì)同樣大小容積的銀灰色、綠色、天藍(lán)色、黑色的4個(gè)50m3的臥式油罐同時(shí)測(cè)定罐內(nèi)溫度, 結(jié)果分別為11℃、14. 7℃、20. 3℃、30℃; 又同樣在上述四種不同顏色的臥式油罐中裝滿汽油儲(chǔ)存一年后, 其蒸發(fā)損失分別為460Kg、550Kg、590Kg、680Kg。銀灰色油罐蒸發(fā)損耗率為1. 3% , 而黑色油罐的蒸發(fā)損耗率為1.9% 以上。
4. 3　淋水降溫
陽(yáng)光輻射的80% , 是通過(guò)罐頂導(dǎo)入罐體, 經(jīng)測(cè)定, 罐頂淋水降溫可降耗20% , 但淋水不能時(shí)淋時(shí)停, 否則罐內(nèi)溫度會(huì)忽高忽低, 小呼吸次數(shù)增加, 非但不能降耗, 反而會(huì)加大損耗。
4. 4　增加隔熱層
如果安裝反射隔熱板, 采用非金屬油罐及覆土油罐等措施。據(jù)測(cè), 2000 m3的油罐增加隔熱層可降耗50%。
4. 5　加強(qiáng)收發(fā)油和儲(chǔ)存管理
加強(qiáng)收發(fā)油和儲(chǔ)存管理, 盡量保持高液位儲(chǔ)存, 減小氣體空間和蒸發(fā)面積。另外減少油品輸轉(zhuǎn), 適時(shí)收發(fā)油, 控制收發(fā)油速度等。如將1000m3的汽油, 儲(chǔ)存于設(shè)計(jì)能力為1200m3的油罐內(nèi), 蒸發(fā)表面積為89m2, 每月蒸發(fā)損失為574 Kg; 假設(shè)分別儲(chǔ)存于設(shè)計(jì)能力為400 m3的三個(gè)油罐內(nèi), 蒸發(fā)表面積為135m2, 每月?lián)p失872 Kg; 蒸發(fā)損失為前一種情況的1. 52倍。
4. 6　采用壓力儲(chǔ)罐
目前, 廣泛采用的是具有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的立式圓柱形拱頂罐, 其承壓能力, 大容積罐可提高到10kPa 到20kPa, 小容積罐可提高到30kPa 到40kPa。
4. 7　安裝擋板
在呼吸閥下端安裝擋板, 使油罐內(nèi)部空間蒸氣分層。當(dāng)油罐吸入新鮮空氣通過(guò)擋板時(shí), 該氣體被分散在罐頂部四周; 呼出油蒸氣時(shí), 首先將上層濃度較小的油蒸氣從呼吸閥呼出, 從而減少蒸發(fā)損失。有資料表明, 安裝呼吸閥擋板的油罐, 可減少油品蒸發(fā)損耗20%～30%。
4. 8　消除油面上的氣體空間
目前普遍采用的是內(nèi)浮頂油罐。這種罐的罐頂浮在油面上, 隨油面升降。這樣, 就極大地減小了氣體空間體積, 從而降低油品蒸發(fā)損耗。另外, 目前還有一種研究動(dòng)向, 即尋找一種比重比油小、流動(dòng)性好、化學(xué)性能穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng)的物質(zhì), 覆蓋在油表面上, 使油氣同空氣隔絕, 消除油品蒸發(fā)表面積, 以降低蒸發(fā)損耗。
4. 9　修建聚氣罐, 收集蒸發(fā)的油氣
聚氣罐內(nèi)裝有升降板, 與同種油罐連通, 專門收集所連通各油罐蒸發(fā)的油氣。當(dāng)儲(chǔ)油罐呼氣時(shí), 被聚氣罐吸入, 罐內(nèi)升降板下降, 儲(chǔ)油罐呼出油氣進(jìn)入聚氣罐。儲(chǔ)油罐吸氣時(shí), 聚氣罐又把油氣送回儲(chǔ)油罐, 聚氣罐升降板上升。修建聚氣罐可有效遏止油氣呼吸損耗, 但由于聚氣罐結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 操作不穩(wěn), 目前尚未推廣。
5　結(jié)束語(yǔ)
以上方法在降低油罐的蒸發(fā)損耗方面都能取得一定效果, 但從生產(chǎn)實(shí)踐看, 最方便、有效的方法是修建浮頂罐。浮頂罐同固定頂儲(chǔ)罐相比, 油品蒸發(fā)損耗約少85% 左右, 還提高了儲(chǔ)罐的防火防爆能力。另外, 浮頂儲(chǔ)罐不需要固定頂罐那種復(fù)雜而又費(fèi)料的支撐結(jié)構(gòu), 從而為儲(chǔ)罐的大型化創(chuàng)造了條件, 能大幅度地節(jié)省資金。
總之, 必須弄清楚油氣蒸發(fā)損耗的原因, 采取切實(shí)可行的措施, 同時(shí)加強(qiáng)油料儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的科學(xué)管理, 油氣蒸發(fā)損耗就一定能降下來(lái), 油氣蒸發(fā)帶來(lái)的危害也會(huì)大大減小。
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